와세다 대학교 연구진은 인듐 나이트라이드 박막을 사용한 광대역 초고속 광 스위칭의 획기적인 메커니즘을 성공적으로 입증했습니다. 이 성과는 광자학 분야에서 중요한 도약을 의미하며, 기존 전자 트랜지스터의 속도 한계에 대한 잠재적 해결책을 제시합니다.
이 발견의 핵심은 일시적 파울리 차단이라 알려진 현상에 있습니다. 인듐 나이트라이드에 고강도 펨토초 레이저 펄스를 가하면, 재료는 즉시 불투명한 상태에서 광학적으로 투명한 상태로 전환됩니다. 이 전환은 펨토초에서 피코초 수준의 시간대에서 일어나며, 현재의 전자적 성능을 훨씬 뛰어넘는 속도로 빛을 변조할 수 있게 합니다.
대량의 캐리어 주입이 필요했던 기존 방식과 달리, 이 새로운 접근법은 주로 반도체 내부 전자 온도의 급격한 상승에 의해 구동됩니다. 인듐 나이트라이드는 높은 전자 이동도와 낮은 유효 질량 덕분에 특히 이 방식에 적합합니다. 연구팀은 이 물질이 가시광선부터 근적외선 영역까지 아우르는 다색 변조를 처리할 수 있음을 확인했습니다.
이 기술이 산업에 미칠 영향은 매우 큽니다. 이 기술은 광학 컴퓨팅과 첨단 통신의 핵심 부품인 차세대 광 변조기와 셔터의 발전을 이끌 것으로 기대됩니다. 특히 인공지능의 부상과 함께 데이터 트래픽이 급증하는 시대에, 에너지 효율이 높고 지연 시간이 짧은 광학 신경망의 필요성이 커지고 있습니다. 세계 광 상호연결 시장은 2030년까지 이미 약 60억 달러 규모에 이를 것으로 전망되며, 이러한 인듐 나이트라이드 스위치와 같은 혁신이 그 성장의 중심에 서게 될 것입니다.
